Einfluss von Naturstoffen auf den HOG-Signalweg in Candida albicans

Wesolowski, Janine

Gegenstand dieser Arbeit waren Untersuchungen von Einflüssen von Ambruticin VS-3, Fludioxonil und Jerangolid A auf Candida albicans. Aus Untersuchungen an filamentösen Pilzen war bekannt, dass es sich bei dem Target von Ambruticin VS-3 und Fludioxonil um eine Histidinkinase Typ III handelt, die in den Signalweg der osmotischen Stressantwort involviert ist. Jerangolid A kam zum Einsatz, da es eine hohe strukturelle Ähnlichkeit zu Ambruticin VS-3 besitzt, so dass das gleiche Target vermutet wurde. In dieser Arbeit sollte überprüft werden, ob in dem humanpathogenen Hefepilz C. albicans das Target der Substanzen ebenfalls die Histidinkinase Typ III Nik1/Cos1 ist. Unter osmotischen Stressbedingungen wird der HOG-Signalweg aktiviert, der unter anderem die Glycerinbiosynthese induziert. Die Behandlung von C. albicans mit den Testsubstanzen führte, genauso wie osmotische Stressbedingungen, zur Erhöhung der Glycerinkonzentration. Darüber hinaus wurde eine Phosphorylierung der MAPK Hog1 bei den Wildstämmen nach Substanzexposition nachgewiesen. Daraus lässt sich schließen, dass durch die Testsubstanzen in C. albicans der HOG-Signalweg aktiviert wird. Bei allen Untersuchungen erwies sich die COS1-Deletionsmutante als resistent gegenüber den Substanzen, so dass angenommen werden kann, dass diese Histidinkinase Typ III auch in C. albicans das Target der Testsubstanzen ist. Um den Einfluss von Ambruticin VS-3 auf C. albicans genauer zu verstehen, wurden Genexpressionsanalysen durchgeführt. Gene, kodierend für Proteine aus dem HOG-Signalweg und aus der Zellwandbiosynthese, wurden verstärkt exprimiert, wohingegen Gene aus dem Hyphenwachstum herunterreguliert wurden. Der Einsatz von Ambruticin VS-3 in einem in-vitro-Infektionsmodell bewirkte eine Steigerung der Phagozytoseaktivität von mit C. albicans-infizierten Makrophagen. Das lässt vermuten, dass Ambruticin VS-3 die Zellwandbiosynthese in C. albicans sekundär beeinflusst.

In this thesis, the influences of ambruticin VS-3, fludioxonil and jerangolid A on the pathogenic yeast Candida albicans were investigated. The target of ambruticin VS-3 and fludioxonil is known to be a type III histidine kinase, which is involved in osmotic stress signalling. This knowledge based on analyses performed with filamentous fungi. However, the function of the histidine kinase is still not well understood. The human pathogen C. albicans was chosen as model system, which possess Nik1/Cos1 as type III histidine kinase and the role of Nik1/Cos1 was investigated as a target. Under osmotic stress conditions the so-called HOG-pathway is activated, which leads to an induction of the glycerol biosynthesis. The treatment with the substances led to an increase of external glycerol of the wild type strains. Further analyses of the phosphorylation status of Hog1 confirmed activation by treatment with ambruticin VS-3 and fludioxonil. Analysis of gene expression showed an upregulation of genes related to the HOG-pathway as well as to cell wall biosynthesis, whereas hyphae-associated genes were downregulated. Cell wall biosynthesis and hyphal growth are indicators of virulence. Due to the evidence of ambruticin influences on the pathogenicity of the yeast, the compounds were tested in in vitro infection models. The internalization of the yeasts by murine macrophages was enhanced when the yeast was pre-incubated with the substance over night. This suggests that ambruticin VS-3 induces changes in the cell wall assembly of the yeast which are recognized by the macrophages. In all investigations, the COS1 deletion mutant was resistant to treatments of ambruticin VS-3, jerangolid A and fludioxonil which implies the histidine kinase Nik1/Cos1 as the target of the selected fungicides.

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Wesolowski, Janine: Einfluss von Naturstoffen auf den HOG-Signalweg in Candida albicans. 2010.

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